建筑物理(建筑日照)
建筑物理课件6
第六章建筑日照
冬至、夏至日太阳方位角（北纬40°）
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第六章建筑日照
四、太阳时与标准时
国际上在1884年经过各国协议，以穿过英国伦 敦格林尼治（Greenwich）天文台的经线为本初经 线（本初子午线），是经度的零度线，由此向东和 向西各分为180“称为东经和西经。各又分为12个时 区，每个时区所含地理经度为15度。以太阳经过本 初子午线时计为12点，称为“世界时”。 而每个时区按其中央子午线的平均太阳时为计 时标准，称为标准时。相邻区间时差为1小时。我 国地域分布从东五区至东九区，为使用方便我国采 用东八区的时间为标准时，称为北京时间（在此区 中人口最多），因而与世界时时差为8小时。
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第六章建筑日照
日照设计所用的时间均为当地平均太阳时， 即以太阳通过当地子午线时为12点，地球自 转一周又回到正南时为一天。但地球自转速 度并不完全均匀，为计算方便。按一天为24 小时计算称“地方平均太阳时”。 当地太阳时与标准时之间可近似按下式换算：
T0 = Tm + 4(L0 - Lm) 式中：T0——标准时间，时：分；
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第六章建筑日照
2、建筑对日照的要求
建筑对日照的要求是根据建筑的不同使用
性质而定。需要争取日照的建筑：如病房、 幼儿活动室和农业用的日光室等，它们对日照各 有特殊的要求，病房和幼儿活动室主要要求中午 前后的阳光，因这时的阳光含有较多的紫外线， 而日光室则需整天的阳光。对居住建筑，则要求 一定的日照，目的在使室内有良好的卫生条件， 起消灭细菌与干燥潮湿房间的作用，以及在冬季 能使房间获得太阳辐射热而提高室温。
由于阳光照射，引起动植物的各种光生物学反
建筑物理环境日照实验
建筑物理环境日照实验建筑1201马晓U201215265建筑1202郭豪U201215280建筑1202李树宽U201215279建筑1202张文韬U2012152762014年6月11日一、实验目的：日照对于建筑造型技术、建筑使用功能、卫生条件等都有密切关系。
建筑设计工作者应重视建筑日照的设计。
通过测量同一建筑在不同季节的一天里的日影变化情况，从而了解不同情况下光影对此建筑的采光等方面的影响大小，从而为建筑的改造或其他建造工程提供资料支持。
二、测量仪器：建规学院模型室三参数日照仪三、实验原理：1.日照仪：是根据地球绕太阳运动的规律设计的。
由于地轴和黄道面约成66°33′的交角进行运行，使太阳光线直射地球的范围一年中在南北纬23°27′之间作周期变化，可以用太阳光线与地球赤道面的夹角表示，称赤道角d。
赤道角从赤道面算起，向北为正，向南为负。
所以夏至点赤纬为+23°27′冬至点赤纬为﹣23°27′，春秋分为0°。
因此计算日期时，以春分3月21日~22日，秋分9月22日~23日为零度，并可粗略地认出赤纬分度每度为四天来计算日期。
2.平行光源：试验中以大型探照灯作为光源，射出平行光线，并放在日照仪正方运作太阳。
3.工作原理：根据地球绕太阳运行的规律，太阳的高度角与方位角取决于地理纬度、赤纬度及时角3个参数。
而当太阳的高度角及方位角确定后，棒与影的关系也就可以确定，故在三参数日照仪上的建筑物模型，在模拟的太阳光照射下，就可直接观察。
日照仪盘I为赤道平面，根据太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角为赤道角的定义，显然旋转赤道平面盘I与太阳光线所形成的角极为赤纬角。
并从赤道面算起向北为正，向南为负。
即I向下倾斜23°27′为冬季，向上倾斜23°27′为夏至。
日照仪盘Ⅱ中心端有一轴绕地轴旋转。
显然，盘Ⅱ为时间度盘，中12时为正南，顺时针为正，反时针为负。
建筑物理热工学建筑日照与遮阳课件
02
建筑日照原理
日照的基本概念
日照是指太阳光照射 到地面的时间，通常 以小时为单位计算。
日照时数受到地理位 置、季节、气候等因 素的影响。
日照时数和日照质量 是衡量一个地区太阳 辐射能量的重要指标 。
日照的获取与利用
在建筑设计时，应充分考虑日照 的获取与利用，以实现节能、环
保和舒适的目的。
利用计算机模拟软件对建筑进行 日照分析，可以预测建筑在不同 季节、不同时间段的日照情况。Leabharlann 建筑外观的协调性和美观性。
遮阳设施的安装与维护
安装遮阳设施
根据设计要求，正确安装遮阳设 施，确保其稳定性和安全性。
定期检查和维护
定期检查遮阳设施的完好程度， 及时修复损坏部分，清理灰尘和 污垢，以保证其正常运转和使用 效果。
04
建筑物理热工学实践案例
案例一：某住宅楼的日照与遮阳设计
总结词
合理利用日照，降低能耗
热对流
总结词
热对流是指由于物质中不同部分的温度差导致密度差，进而引起物质流动，使热量传递 的过程。
详细描述
热对流主要发生在流体中，如空气、水和油等。当流体的温度不均匀时，密度会发生变 化，产生密度梯度，导致流体的流动。在建筑环境中，热对流可以影响室内温度分布和 通风效果。建筑设计时可以通过合理的气流组织来调节室内环境，例如利用自然通风来
详细描述
某住宅楼在设计时充分考虑了日照的影响，通过合理布局和窗户设计，确保冬季有足够的阳光进入， 夏季则能有效遮挡阳光，减少空调能耗。同时，采用了遮阳设施，如百叶窗、遮阳板等，进一步降低 夏季室内温度，提高居住舒适度。
案例二：某商业大厦的节能设计
总结词
创新技术应用，实现绿色节能
建筑物理5ppt课件
太阳高度角和方位角的计算公式为： 1．求太阳高度角hs sin hs =sinφsinδ＋cosφcosδcosΩ： 式中 hs—太阳高度角，度； φ—地理纬度，度； δ一一赤纬，度； Ω时角．度。 2．求太阳方位角As。
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第二节 棒影图 有其应用 棒影图是 一种比较原始 的计算日照阴 影的方法，现 在这一过程可 用计算机进行 计算并描绘出 建筑阴影。
动范围，用太阳赤纬角δ表示 ，即太阳光 线与地球赤道面所夹的圆心角来表示。它 是表征不同季节的一个数值。赤纬角从赤 道面算起，向北为正，向南为负，在南北 纬23°27′间变化。
2、、太阳时角Ω 地球自转一周为360°，用时24小时。
因而每小时的时角为15°， Ω ＝15t，t 表示时数。
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3、地理纬度 地球面上任一观察点所在的位置，通
常以该地铅垂线对赤道面的夹角φ表示， 称为该地的地理纬度，赤道的纬度为零， 由赤道向两极各分90°，北半球称北纬,南 半球称南纬。 4、太阳高度角和方位角
太阳光线与地平面间的夹角hs。称为太 阳高度角。太阳光线在地平面上的投射线 与地平面正南线所夹的角Ａs称为方位角。
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一 年 中 太 阳 运 轨 迹 的 变 化
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14Leabharlann 15计算机利用棒影图原理可作出建筑的阴影轮 廓线,直观得到对其它建筑的遮档.
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采 光 限 制 区 域
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另一方面，在炎热地区，夏季要防止室内过 热；对展览室、绘图室、阅览室、精密仪器车间， 以及某些化工厂、实验室、药品车间等要避免眩 光和防止起化学作用的建筑，都需要限制阳光直 射在工作面和物体上，以免发生危害。
日照实验报告
建筑物理实验报告（建筑日照实验）班级：建筑172班*名：***学号：*********指导教师：***建筑物理实验室2019年10月实验日期：10.23小组成员：朱昭江刘耀雄戴恩泽李佳齐袁少臣胡震宇学生成绩：实验题目：建筑日照实验实验目的：了解三参数日照仪工作原理，了解棒影日照图的作用，通过日照仪直接获得任意地点、任意日期、任意时刻的太阳高度角和方位角；在日照仪上直接绘制棒影图；观察该地、该日，阴影变化情况实验内容：1、测试地区春秋分、夏至、冬至日的日出时间、日没时间，以及每隔一小时太阳的高度角和方位角。
2、绘制地区夏至日、春秋分、冬至日的日照棒影图。
实验步骤：1.棒影调零：将纬度盘刻度置于零点，时间刻度盘置于12点，赤纬度刻度盘位于3月21日春分和9月22日秋分的日期位置上，同时锁紧两端旋钮以固定该位置。
挪动日照仪的位置，使棒处于无影的状态。
2.实验过程松开锁紧的旋钮，调节纬度盘、赤纬度盘，将其调到北纬23度和3月22日（汕头市）。
从12点开始测，松开时间刻度盘旋钮，转动支架，每隔一个小时测一次日照情况，测的是早上的时间，在每一个位置处记录影子尖端在图纸上的位置，并计算其影长、高度角、方位角等数据，分别记录三个季节的对应数据，记录完毕之后再图纸上绘制处棒影图（下午棒影图与上午对称）。
实验测试表格及简单说明：汕头北纬23°春分汕头 北纬23°夏至汕头 北纬23°冬至北纬23°春分 1.测量棒影图：时间 项目日出 日没 6 7 8 9 10 11 12 5：20 18：40 18 17 16 15 14 13 方位角A S112°-112° ±111° ±108° ±103°±99.5° ±96.0° ±93.5° 0° 影 长 L （cm ） ∞∞ ∞ 10.5 6.8 4.3 2.5 1.2 0 高度角h S 5.7°5.7°12° 19.6° 27.7° 38.3° 50.2° 62.0°90° 影的方位角A S ’ A S ’=A S +1800时间 项目日出 日没 6 7 8 9 10 11 12 6：50 17：10 18 17 16 15 14 13 方位角A S64° -64° ±68°±61° ±55° ±45° ±32° ±18°0° 影 长 L （cm ） ∞∞ ∞ 31.6 18.1 10 7.3 5.8 5.3 高度角h S 4.3°4.3° 04.6° 9.8° 14.2° 62.0° 16.7°影的方位角A S ’ A S ’=A S +18002.真实棒影图：北纬23°夏至1.测量棒影图：2.真实棒影图：北纬23°冬至：1.测量棒影图：2.真实棒影图：实验结果分析及结论：一：春分棒影日照分析春分方位角随时间变化图1009080706050403020106，187，178，169，1510，1411，1312方位角春分影长随时间变化图2520151056，187，178，169，1510，1411，1312影长1.数据结论：春分时期，在上午，太阳的方位角随着时间的变化，太阳的方位角逐渐变小，下午则随着时间的变化，太阳的方位角逐渐变大。
建筑物理,热5
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20.7
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25.0 26.6 0
影长L=Hctghs 落影方位角A′s
±58.7 ±53.0 ±41.9 ±29.4 ±15.2 10.39H 4.08H 2.65H 2.14H 2.00H ∞ A′s=As+180
H——水平板至窗台的高（m）
hs——要遮挡的太阳光线高度角（°）
rs· w——太阳方位角与墙方位角之差（°）
垂直式遮阳板：
L⊥=Bctgrs· w
1 L B ctghs sin rs w
’
B——板面间净距离（m） L⊥’——垂直板上缘离窗上缘的距离 或下缘离窗台的距离（m）
挡板式遮阳板：
’
中午：hs=67° As=0° L_=1.6ctg67°×cos0°=0.68（m） D=1.6ctg67°×sin0°=0 L⊥=1.2ctg0°=∞
1 L 1.2 ctg 67 sin 0
’
（正午不适合用垂直式）
实际遮阳板挑出长度可减去墙厚 （太阳光线照在窗台内侧）
每小时以15°计算
P133表5—1
太阳高度角hs：太阳光线与地平面间的夹角 地平面为0，向天顶方向为正 太阳方位角As：太阳光线在地平面上的投影线与 地平面正南线所夹的角
正午为0，下午为正，上午为负
计算公式
sinh s sin sin cos cos cos
7．21（大暑） 34°30′ 98°55′
9．23（秋分） 27°23′ 77°14′
建筑物理-日照
我国从东5时区到东9时区横跨5个时区，标准时间为东经120°（ 东8时区）的平均太阳时，称北京时间。
⑤本初子午线：穿过伦敦的格林威治天文台的子午 线（经线），是经度的零度线，自零度线向东和向 西各分180°，称为东经和西经。
2.关系式：
T0=Tm＋4（L0－Lm）
式中
T0—标准时间，min；
Tm—地方平均太阳时，min；
建筑物理-日照
2020年5月25日星期一
一、日照的作用与建筑对日照的要求
1.概念 日照：物体表面被太阳光直接照射的现象 日照时数：表示太阳照射的时数
日照率：实际日照时数与同时间内的最大可照时数的 百分比
同一纬度的最大可照时数是相同的
实际的日照时数有差异（因各地云量及其遮挡太阳 时间不同）
2.日照的作用
2.纬度无正负之分，赤道为零，由赤道向两极各分90°，北半球 称北纬，南半球称南纬。
3.时角h有正负之分，一天中正午即当地平均太阳时12时（地方时 ）为零，午前为负，午后为正。每小时的时角为15°。
4.太阳高度角无正负之分，日出、日落时太阳高度角为零，一天 中正午即当地平均太阳时12时（地方时）高度角最大。
1.7H′
3h
§2 棒影图的原理及其应用
3.遮阳尺寸的确定
朝南偏东10度 窗宽1.5m，窗高2m，墙厚 0.18m 秋分日 上午9点到下午1点遮阳 窗比例1：50 棒影图比例1：100
§2 棒影图的原理及其应用
基地选择：向阳的平地或山坡 建筑前方避免固定遮挡 选择最佳朝向范围、日照间距
Think，在满足日照 要求的基础上如何 增加建筑密度？
为什么呢
根据建筑的不同使用性质和当地气候情况而定 ?
需争取日 照的建筑
建筑物理第8讲：第6章：建筑日照与遮阳
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建筑遮阳的目的是阻断阳光直射，这样做的好处有三个：
可以防止透过玻璃的直射阳光，使室内过热； 可以防止建筑围护结构（如窗、玻璃幕墙等，对此加以 遮 阳板）过热并造成对室内环境的热辐射； 可以防止直射阳光造成的强烈眩光。 这三点对于处于低纬地区尤为重要。
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8.2.2 建筑遮阳方式
由于日辐射强度随地点、日期、时间和朝向而异，建筑中各向窗 口要求遮阳的日期、时间以及遮阳的形式和尺寸，也需根据具体地 区的气候和窗口朝向而定。 建筑遮阳类型很多，可以利用建筑的其他构件，如挑檐、 阁板 或各种突出构件，也可以专为遮阳目的而设置。
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在日出、日落时hs =0°，所以其方位角 和时角为下式：
cos tg .tg cos As sin / cos (太高度角h 0）
如求正午时的太阳高度角，可按下式计 算：
h 90 ( ) ( ） h 90 ( ) ( ）
通过地轴和地球表面相交而成 的圆叫经度圈；每一个经圈都被南 北两极等分成两个180°的半圆，这 样的半圆叫经线或子午线，全球分 180个经圈，360条经线。公元1884 年经国际会议商定，以英国伦敦的 格林威治天文台所在的子午线为全 世界通用的本初子午线。 经度既是本初子午线所在的平 面与某地子午线所在平面间的夹角。 （在赤道面上度量）经度以本初子 午线为零度线，自零度线向东分 180°，称为东经；向西分180°， 称为西经。
第8讲：
第6章：建筑日照与遮阳
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本讲主要内容：
8.1太阳的运行规律与特点
8.1.1日照的作用 8.1.2 太阳运行的规律与特点 8.1.3 天球图、赤道坐标系和地平坐标系 8.1.4 地里经纬度 8.1.5 太阳时与标准时 8.2 建筑遮阳构件 8.2.1 遮阳构件及应用 8.2.2 建筑遮阳方式 8.2.3 遮阳构件尺寸计算 8.2.4 遮阳与隔热
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需要避免日照的建筑有两类：一类是防止室内过 热；另一类是避免眩光和防止化学作用的建筑，如展 览室、阅览室、精密仪器车间，以及某些工厂，实验 室，药品车间等。
3. 建筑日照设计的要求:
应考虑日照时间、面积及其变化范围，以保证必 需的日照或避免阳光过量射入以防室内过热。
地方位置在中心经度线以西，每差 减 在以东时，每差 加 。
12-2 棒影图的原理及其应用
一、棒影日照图的基本原理 二、棒影日照图的绘制步骤 三、用棒影日照图求解日照问题
一、棒影日照图的基本原理
1. 棒与影的关系：
设在地面上立一任意高 的垂直棒。若已知某时刻太
阳方位角和高度角，太阳照射棒的顶端 在地面上投
不利的一面：过量的日照，特别是南方炎热地 区的夏季，易造成室内过热，对人体不利；阳光 直射工作面上会产生眩光，损害视力，尤其在工 业厂房中，工人会因室内过热与眩光而易疲劳， 降低工作效率；直射阳光对物品有褪色、变质等 损坏作用；有些化学药品被晒，还会发生爆炸的 危险。
2. 建筑对日照的要求据建筑的不同使用性质而定:
要相应地采取建筑措施，正确选择房屋的朝向、 间距和布局形式，做好窗口的遮阳处理，且综合考 虑地区气候特点，房间的自然通风及节约用地等因 素而防止片面性。
二、地球绕太阳运行的规律：
1. 地球的四季变化与太阳赤纬角: 四季的形成：如图12-1地球绕太阳一周的行程。
太阳赤纬角 ：
太阳光线与地球赤道面 所夹的圆心角。
1。日照时间的计算：
例：求广州冬至日正南朝向底层房间窗口 点的日照时间，窗台高 ，房间外围房屋见 图。
2。建筑朝向与间距的选择：
例：设北纬 地区冬至日，在室内需要有3小时 （正午前后）以上的日照时数，需依要求确定 建筑物朝向与间距。 北纬40°地区冬至日正午时，太阳高度角为
4.太阳位置和太阳高度角、方位角 : 如图
太阳光线与地平面间的夹角叫太阳高度角，用 表示； 太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南线所夹的角
叫太阳方位角，用 表示；
三、太阳高度角和方位角的确定：
确定 和 的目的：为了进行日照时数、日照面 积、房屋朝向和间距以及房屋周围阴影区范围等问 题设计。
影响 和 的三个因素： 赤纬 （表明季节或日期变化） 时角 （表明时间变化） 地理纬度 （表明观察点所在地方的差异）
大可照射数的百分比。 同一纬度的最大可照时数相同，但因各地云量及其遮 挡太阳时间的不同，实际日照时数有所差异。
1. 日照的作用:
有利的一面：阳光照射，引起动植物各种光生物学 反应，促进生物体新陈代谢；紫外线预防和治疗一些 疾病（如感冒、支气管炎、扁桃腺炎和佝偻病等）， 因此，建筑争取适宜的日照，具有重大卫生意义；阳 光中含大量红外线，冬季照射入室，产生辐射热，提 高室内温度，有良好的取暖和干燥作用；日照对建筑 物的造型艺术也有一定的影响，能增强建筑物的立体 感，不同角度的阴影给人的艺术感觉不同。
例：求北纬 地区一幢 高平面呈凹形，开口 部分朝北的平屋顶建筑物，夏至上午10点在周 围地面上的阴影区。
2 室内日照区的确定：
例：求广州冬至日14点，正南朝向的室内日 照面积，设窗台高 ，窗高 ，墙厚
。
（二）确定建筑物的日照时间和遮阳尺寸：
这类问题，不能直接利用原有的棒影图，而需改 变指向，如图12-8。
第十二章 建筑日照
12-1 日照的基本原理 12-2 棒影图的应用及其原理
12-1 日照的基本原理
一、日照的作用与建筑对日照的要求 二、地球绕太阳运行的规律 三、太阳高度角和方位角的确定 四、地方时与标准时
一、日照的作用与建筑对日照的要求：
日照：物体表面被太阳光直接照射的现象。 日照时数：太阳照射的时数。 日照率：实际日照数与同时间内(如年、月、日)的最
二、棒影日照图的绘制步骤：
以广州地区（北纬
）冬至 位角和高度角，据此求出影长及方位角。设棒高
，其计算结果见表12-2。
如图12-6。 棒影日照图上注明纬度、季节日期、比例及指北方向等。
三、用棒影日照图求解日照问题：
（一）建筑物阴影区和日照区的确定： 1。建筑物阴影区的确定：
四、地方时与标准时：
地方时：当地平均太阳时，日照设计所用的时间。
标准时：各个国家按所处地理位置的某一范围，划定 所有地区的时间以某一中心子午线的时间为标准时。 我国以东经 为依据作为北京时间的标准。
当地太阳时与标准时之间的近似计算公式：
标准时 地方太阳时
地方时所处的经度 标准时所处的经度
4的确定：自转24小时，地球经度 ，每转 为
是表征不同季节的一 个数值。从赤道面算起， 向北为正，向南为负。
如图12-2 阳光直射 地球的范围。
2. 时间和时角: 地球自转一周为一天，24小时，不同的时间用不同
的时角 表示。
地球自转一周为 ，每小时时角就是 ，
即
， 为时数。
3. 位置和地理纬度:
为说明地球面上任一观察点的位置，通常以该地 铅垂线对赤道面的夹角 表示，即该地的地理纬度。
影 ，则有棒影的长度
。如图12-4。
2. 棒影日照图： 利用棒与影的关系原理，可求一天的棒影变化范围。
例如：已知春、秋分日的 和 ，可绘出其棒影轨迹 图。如图12-5。
棒影日照图表示两个内容： 位于观察点的直棒在某一时刻的影的长度 及方
位角 。
某一时刻太阳的高度角 及方位角 。据同一 时刻影的长度和方位角的数据， 和 由下式确定：